[发明专利]一种耙吸挖泥船挖掘深度测量应用

说明书

本发明属疏浚工程技术领域，涉及一种新耙吸挖泥船挖掘深度测量应用，该耙头设计了一套主要由活动罩转轴角度传感器、测量杆转轴角度传感器、测量杆、耐磨压载球、安装块和测量杆转轴等部件组成的挖掘深度测控系统。该测控系统能够快速、准确的测量出耙头的挖泥深度，完成施工过程中挖泥方量的计算，并实时监测耙头的施工状态，为耙吸挖泥船的智能化施工提供可靠的参数，从而提高耙吸挖泥船的疏浚效率，降低疏浚能耗。

技术领域

本发明属于疏浚工程技术领域。

背景技术

耙吸挖泥船是疏浚工程的重要设备，目前已逐渐主导着国际的疏浚市场，近年来，耙吸挖泥船正逐渐地向着巨型化、高度智能化、多功能化和标准化的方向快速发展。

耙头是耙吸挖泥船疏浚挖掘过程中的主要执行机构，其主要由固定体、活动罩、耙齿、高压冲水等部件组成。疏浚作业过程中，耙头直接与土体接触，通过耙齿入土，联合高压冲水将土体从海底破碎并沿活动罩吸口区域输送到泥泵。耙头的作业位置和破土状态直接关系到疏浚过程的施工产量和效率。因此，采用相关的方法来实时监测耙头的作业位置和状态，对整个疏浚过程显得尤为重要。

目前，通过耙臂、耙头精确数值模型的建立，在耙头上安装压差传感器、活动罩行程和压力传感器，并结合耙臂水平和垂直角度传感器来监测耙头位置的功能已实现。但是，由于耙齿与土体相互作用的复杂性及施工土质的多变性等诸多因素，在疏浚作业过程中耙齿实际入土深度的状态监测尚未能够实现，只能通过耙齿距离耐磨块的深度来估算耙齿的入土深度，这就导致疏浚装备在作业过程中对耙头破土方量的估算存在较大误差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是针对现有耙头，改造耙吸挖泥船耙头；设计一套能够快速、准确测量耙头挖掘深度的系统，对耙头的施工过程和状态进行实时监测，并为挖土方量的计算提供准确的参数信息。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种耙吸挖泥船挖掘深度测量应用，特征是，

安装步骤：活动罩转轴角度传感器9安装于活动罩转轴4内，用于测量施工过程中测量杆转轴16中心和活动罩转轴4中心的连线与竖直方向的夹角θ₂，耐磨压载球12安装于测量杆11的末端，通过耐磨压载球12的重量来保障在耙头后面的流场中测量杆11末端始终与施工后泥面17接触，测量杆11另一端与测量杆转轴16相连，测量杆转轴16安装于安装块15上，安装块15安装于活动罩7上，测量杆转轴16内安装有测量杆转轴角度传感器10，用于测量施工过程中测量杆11与竖直方向的夹角θ₁；

应用步骤：在耙吸挖泥船的疏浚施工过程中，水面与施工前泥面14的垂直距离H₄可根据海底地形图得知，而耙头的实际挖泥方量Q可根据施工前泥面14和施工后泥面17的垂直距离H₅和耙头3的吸入口面积A进行计算；活动罩转轴4的中心与耐磨块的下端面距离H₃、活动罩转轴4中心与测量杆转轴16中心距离L₂及测量杆长度L₁均为已知常量；在施工过程中，耐磨块6紧贴施工前泥面14，耐磨压载球12由于重力作用始终与施工后泥面17相接触，由三角函数关系，可通过如下计算公式求取施工过程中耙头3的挖掘深度H₅：

H₁＝L₁·cosθ₁ (1)

H₂＝L₂·cosθ₂ (2)

H₅＝H₁+H₂-H₃ (3)